Разработка научно-технологических основ синтеза углеродных сорбентов с регулируемой пористой структурой

Проведено исследование влияния температуры, природы и расхода окисляющего агента на изменение адсорбционной поверхности и пористого пространства углеродных материалов, различающихся степенью графитизации. Предложено окислительную активацию углеродных материалов рассматривать как топохимическую реакцию, включающую стадии хемосорбции окисляющего агента на активных центрах поверхности исходного углеродного материала и последующее взаимодействие с подложкой. Показано, что активными центрами являются ненасыщенные углерод-углеродные связи и функциональные группы аморфного углерода, формирующего границы кристаллитов исходного материала. Установлено, что размеры кристаллитов исходного углеродного материала существенно влияют на формирующееся пористое пространство. Показана возможность варьирования характеристик пор путем изменения размеров кристаллитов. Выявлен характер влияния природы и расхода окисляющего агента, температуры активации, предварительной обработки материала на долю реакций порообразования, пористое пространство и сорбционные характеристики получаемого сорбента. Построена математическая модель, позволяющая по изменению адсорбционной поверхности и насыпной массы образца в процессе активации определять долю реакций окисления, приводящих к образованию пор, и оценивать количество пор. Показано, что предварительное окисление исходного материала в «жестких» условиях позволяет получать сорбенты с большими адсорбционной поверхностью и сорбирующей способностью. Окислительной активацией антрацита получены углеродные сорбенты, не уступающие по показателям адсорбентам типа уголь БАУ и сибунит.